突破性「超材料」問世！聲波隔空操控水下物體

聲波可不只是好聽的節拍而已。從繪製海底地形到擊碎腎結石，聲波技術早已廣泛應用於各個領域。如今，科學家更開發出一種特殊材料結構，能夠在不直接接觸的情況下，精準操控水中的物體位置。

威斯康辛大學麥迪遜分校博士生張大軍於5月20日下午3點20分（中部時間），在美國聲學學會第188屆年會暨第25屆國際聲學大會上發表這項研究成果。這場為期6天的學術盛會從5月18日持續至23日。

所謂「超材料」，是指透過特殊結構設計展現獨特效能的複合材料。張大軍研發的超材料表面具有細小的鋸齒狀紋路，能讓相鄰的揚聲器根據聲波反射方式，對材料施加不同的作用力。透過精確控制聲波，研究人員可以隨心所欲地推動或旋轉任何附著在材料上的物體。

這項技術將大幅簡化水下作業流程，甚至可應用於人體內部——畢竟人體大部分由水分構成。未來在遠距手術或藥物遞送等醫療領域，都將帶來革命性的突破。

「我們的超材料提供了一種新方法，能夠對液態環境中的物體施加不同的聲輻射力，」張大軍解釋道，「無論是水下機器人、組裝零件，還是醫療器材和藥物，都能受惠於這項技術。」

然而，要製造出符合操控需求的水下超材料並非易事，傳統方法往往難以達成。「現有的製造技術不僅成本高昂，更無法達到所需的解析度和材料特性，」張大軍指出，「為瞭解決這個問題，我開發出一種新型製造方法。這種方法不僅成本低廉、易於實施，更能實現高解析度的製造工藝，以及與水之間的高聲阻抗對比——這些正是水下超材料的關鍵特性。」

在實驗中，張大軍成功操控了包括木材、蠟和泡棉在內的浮體，以及完全浸沒水中的物體。透過將超材料附著在物體上，再利用聲波進行推拉旋轉，研究團隊甚至能對水下物體進行三維空間的精密操控。

展望未來，張大軍計劃繼續研發更小巧、更具彈性的超材料貼片。他期待這項研究能為醫療和水下機器人領域開創嶄新的應用前景。「我們的研究為水下聲學超材料和遠距操控技術開闢了新天地，」張大軍總結道，「聲學超材料現在能夠遠端產生作用力，無論在水下或人體內，都能實現懸浮、驅動和精準操控等應用。」

[end]